Au xix^e siècle, les travaux pionniers de Shibasaburo Kitasato et Emil von Behring en Allemagne, et d’Emile Roux en France, ouvrirent la voie à la sérothérapie, qui consiste en l’utilisation à but thérapeutique de sérums d’animaux ou d’hommes préalablement immunisés, contenant des anticorps spécifiques de pathogènes comme principe actif. César Milstein et Georges Köhler ont révolutionné ce concept en inventant la technique d’hybridation lymphocytaire et ont permis le développement d’une nouvelle classe pharmacologique de biomédicaments, les anticorps monoclonaux (AcM) qui font l’objet de ce numéro de médecine/sciences. Toutefois, les réponses partielles et éphémères, souvent associées à des phénomènes de résistance (bien étudiés en recherche fondamentale), limitent l’efficacité clinique des AcM. Pour pallier ces obstacles, des associations d’AcM, le plus souvent évalués séparément ou oligoclonaux, cocktail d’anticorps considéré comme un biomédicament unique, sont en cours de développement. En effet, le système immunitaire a naturellement évolué pour développer une réponse humorale polyclonale, optimisant ainsi sa capacité à combattre les maladies, plutôt qu’une stratégie monoclonale telle que proposée par les biomédicaments anticorps actuellement approuvés. L’autorisation de mise sur le marché (AMM) de deux combinaisons d’anticorps thérapeutiques a récemment validé ce concept de « mime » de la réponse immunitaire humorale polyclonale en oncologie. Les améliorations techniques dans la capacité à produire des mélanges oligoclonaux reproductibles d’anticorps, chaque composant étant sélectionné sur des critères précis, tels que la spécificité épitopique, l’affinité ou son activité biologique intrinsèque, permettent maintenant d’imiter la réponse immunitaire humorale polyclonale, ouvrant ainsi la voie à la sérothérapie du xxi ^e siècle.

La première association d’anticorps approuvée en 2012 a été l’homo-combinaison anti-HER2 trastuzumab/pertuzumab associée au docétaxel¹ dans le cancer du sein métastatique HER2-amplifié. L’essai de phase III CLEOPATRA, portant sur 808 patientes, a montré une survie moyenne sans progression (PFS) de 18,7 mois dans le groupe traité par la combinaison anticorps + docétaxel contre 12,4 mois dans le groupe traité par le trastuzumab seul + docétaxel [29], avec une toxicité cardiaque comparable dans les deux bras de traitement. Cette combinaison associée au docétaxel a ensuite été approuvée en traitement néo-adjuvant chez des patientes nouvellement diagnostiquées (Essais APHINITY et NEOSHERE [30]). Toutefois, l’essai clinique NEOSPHERE a révélé une plus forte toxicité dans le bras traité par la combinaison trastuzumab/pertuzumab. Tous les essais cliniques de phase III associant des anticorps n’ont cependant pas conduit à des résultats positifs. Ainsi, dans le cancer gastrique HER2-positif (étude JACOB), l’association pertuzumab et trastuzumab avec le cisplatine ou le 5-fluoro-uracile n’a pas amélioré la survie des patients [31]. L’étude CAIRO2 [32], associant l’hétéro-combinaison bévacizumab/cétuximab avec l’oxaliplatine et la capécitabine, l’étude PACCE [33] impliquant bévacizumab/panitumumab associé à l’oxaliplatine et l’irinotécan dans le cancer colorectal métastatique, et l’étude AVEREL [34], associant trastuzumab et bévacizumab dans le cancer du sein HER2-amplifié, se sont aussi révélées infructueuses. Le co-ciblage du VEGF avec les récepteurs EGFR ou HER2 ne semble donc pas pertinent en termes de synergie ou d’additivité, peut-être à cause d’interactions négatives entre voies de signalisation, ou d’interactions pharmacodynamiques (défaut de vascularisation tumorale, inhibition de l’expression d’un des deux récepteurs) [35].

Seuls 20-30 % des patients atteints de mélanome métastatique répondent à la monothérapie avec les anticorps anti-CTLA-4 ou anti-PD-1 bloquant les points de contrôle immunitaire. Dès 2013, un essai clinique de phase I associant l’anti-CTLA-4 ipilimumab avec l’anti-PD1 nivolumab démontrait une régression tumorale chez 50 % des patients traités [36]. Dans l’essai clinique de phase III Checkmate 067, portant sur 945 patients atteints de mélanome métastatique, la survie sans progression a été supérieure dans le bras traité par l’hétéro-combinaison ipilimumab/nivolumab (11,5 mois), comparativement aux bras traités par le nivolumab (6,9 mois), ou par l’ipilimumab (2,9 mois) [37]. Toutefois, ce bénéfice en ce qui concerne la survie est associé à une toxicité accrue dans le bras traité par l’hétéro-combinaison nivolumab/ipilimumab (55 % des patients ont des effets secondaires de grade 3 et 4), comparé aux bras monothérapie (16 % pour le nivolumab et 27 % pour l’ipilimumab) [38]. Cet essai a conduit la food and drug administration (FDA) américaine à approuver cette combinaison d’anticorps anti-points de contrôle immunitaire dans le mélanome métastatique. Depuis, des essais cliniques de phase III, associant anti-CTLA-4 et anti-PD-1 ou anti-PD-L1, ont donné des résultats positifs dans le cancer du poumon et le carcinome rénal. Enfin, la combinaison de l’anticorps anti-PD-L1 atézolizumab avec l’anticorps anti-VEGF bévacizumab, associée à la chimiothérapie dans le cancer du poumon, a récemment montré un bénéfice en terme de survie sans progression par rapport au bras sans atézolizumab (8,3 mois vs 6,8 mois) [39].

Environ 300 essais cliniques² utilisant une combinaison d’anticorps, associée ou non avec une chimiothérapie, sont actuellement en cours dans de nombreuses indications [40-42]. En cancérologie, l’essentiel des études, complètes ou en cours de recrutement, implique l’association ipilimumab/nivolumab (environ 130 essais, dont une cinquantaine dans les indications mélanome et cancer du poumon [42]) et l’association trastuzumab/pertuzumab (environ 40 études [40]). D’autres essais impliquant des homo- ou hétéro-combinaisons sont répertoriés :

• Anti-HER2 trastuzumab/anti-PD-L1 atézolizumab (3 essais),
• Anti-HER2 pertuzumab/anti-PD-L1 atézolizumab (3 essais),
• Anti-EGFR cétuximab/anti-PD-L1 avélumab (4 essais),
• Anti-PD-L1 durvalumab/anti-CTLA-4 trémélimumab (35 essais),
• Anti-VEGF bévacizumab/anti-PD-L1 atézolizumab (16 essais),
• Anti-VEGF bévacizumab/anti-PD1 pembrolizumab (6 essais),
• Anti-VEGF bévacizumab/anti-HER2 trastuzumab (4 essais),
• Anti-VEGF bévacizumab/anti-EGFR cétuximab (12 essais),
• ADC trastuzumab-Emtansine/pertuzumab ou trastuzumab ou pembrolizumab ou atézolizumab ou anti-4-BB1 (11 essais).

La plupart de ces combinaisons d’anticorps sont administrées séquentiellement, à partir d’entités biologiques anticorps développées individuellement comme biomédicament, et ayant obtenu initialement une AMM en tant qu’anticorps monoclonal « principe actif unique ». Le choix de la séquence de traitement reste encore à optimiser, notamment si des combinaisons d’anticorps anti-tumeur avec des anticorps anti-point de contrôle immunitaire sont proposées. En infectiologie, une vingtaine d’essais cliniques sont recensés (Tableau I). Dans quelques cas, de nouvelles stratégies industrielles de production/formulation, développées par certaines sociétés pharmaceutiques, ont permis de rationaliser et d’optimiser la production de combinaison d’anticorps (Figure 2).

Figure 2. Différentes stratégies pour produire un biomédicament (BM) représentant un mélange d’anticorps thérapeutiques, à partir de deux principes actifs (PA) anticorps. La stratégie « Production en cellule unique » permet de produire un mélange d’anticorps mono- ou bi-spécifique (adapté d’après [52]).

Figure 2. Différentes stratégies pour produire un biomédicament (BM) représentant un mélange d’anticorps thérapeutiques, à partir de deux principes actifs (PA) anticorps. La stratégie « Production en cellule unique » permet de produire un mélange d’anticorps mono- ou bi-spécifique (adapté d’après [52]).

La production d’anticorps pour développer des associations thérapeutiques peut se réaliser selon 4 stratégies principales (Figure 2), qui ont conduit au développement clinique de mélanges oligoclonaux d’anticorps (Tableau I et II) :

– Stratégie « formulation séparée »: les principes actifs « anticorps » sont produits séparément à partir de chaque lignée cellulaire (surtout des cellules CHO) ; la formulation pharmaceutique est réalisée individuellement et les biomédicaments anticorps sont injectés séquentiellement lors du traitement. Cette stratégie pharmaceutique est la plus classique lorsqu’on utilise des biomédicaments « anticorps monoclonal » déjà approuvés. Elle est à la base de l’approbation des combinaisons trastuzumab/pertuzumab et nivolumab/ipilimumab par les autorités règlementaires et est utilisée dans la plupart des essais cliniques en cours.

– Stratégie « formulation unique » : les principes actifs « anticorps » sont produits séparément à partir de chaque lignée cellulaire (généralement la lignée CHO) et l’étape de formulation pharmaceutique mélange les principes actifs pour conduire au biomédicament « combinaison ». Cette stratégie a été développée pour produire la combinaison Sym004 de 2 anticorps anti-EGFR, le futuximab et le modotuximab avec une stœchiométrie 1/1 [43], cette combinaison étant actuellement en essai clinique de phase II dans le cancer colorectal métastatique et le glioblastome. Une autre combinaison de trois anticorps anti-neurotoxine de C. botulinum (Xoma 3AB) a été développée jusqu’en phase I [44]. Cette stratégie a aussi été utilisée pour produire l’anticorps MM-151 [6,45], mélange stœchiométrique 2/2/1 de trois anticorps anti-EGFR, testé jusqu’en phase I, en association avec de la chimiothérapie ou avec l’anticorps anti-HER3 MM-121, dans le cancer colorectal et le cancer du poumon.

– Stratégie « production en cellule unique » : Les principes actifs « anticorps » sont produits ensemble par les cellules d’une seule lignée cellulaire. Une formulation pharmaceutique unique conduit au biomédicament « combinaison ». Ce procédé Oligoclonics^® [46], utilise la lignée cellulaire PER.C6 transfectée avec une construction génétique codant une seule chaîne légère kappa, et deux constructions génétiques codant chacune une chaîne lourde H de spécificité différente (technologie « common light chain »). Des mélanges d’anticorps mono-spécifiques et bi-spécifiques ont été développés en utilisant cette approche. À noter que cette technologie a été ensuite associée avec l’ingénierie du domaine CH3 pour forcer la production préférentielle d’anticorps bi-spécifiques, dont certains sont en cours de développement clinique, tels que les anticorps ciblant HER2/HER3 [47] dans le cancer du sein et le cancer gastrique, EGFR/Lgr5 (leucine-rich repeat containing G protein-coupled receptor 5) dans les tumeurs solides, et CD3/CLEC12A (C-type lectin domain family 12 member A) dans la leucémie aiguë myéloïde.

– Stratégie « production par un mélange de plusieurs cellules » : les lignées cellulaires produisant les principes actifs « anticorps » sont initialement mélangées pour produire une « master-cell bank » cellulaire polyclonale. Une formulation unique conduit au biomédicament « combinaison ». Le procédé permet d’intégrer d’une manière site-spécifique chaque construction anticorps sur le même locus chromosomique dans chaque lignée cellulaire (Flp-In, CHO, CHO-DG44) [48], dans le but d’uniformiser le niveau d’expression de chaque anticorps après mélange des lignées cellulaires transformées. Ainsi, un mélange maîtrisé de 25 anticorps anti-RhD (Rhésus D) (rozrolimupab ou Sym001 [49]) a été produit et testé en phase II dans le purpura thrombocytopénique [50], un mélange de deux anticorps anti-cMET avec une stœchiométrie 1/1 (Sym015 [3,5]) en phase II dans les tumeurs MET-amplifiées, et un mélange oligoclonal de deux anticorps anti-EGFR, deux anticorps anti-HER2/Neu et deux anticorps anti-HER3 (Sym013 [4,13]) en phase I dans les cancers épithéliaux.

L’homo- ou l’hétéro-combinaison d’anticorps présente de nombreux avantages par rapport à la monothérapie anticorps (Tableau III). La combinaison d’anticorps permet de cibler plusieurs épitopes bien définis présents sur un ou plusieurs antigènes, avec un rapport stœchiométrique d’anticorps parfaitement contrôlé et ajustable. Au sein d’un cocktail, chaque anticorps peut être adapté en termes d’affinité, d’épitope, d’isotype, ou de glycosylation. Le fait de cibler plusieurs épitopes sur un même récepteur ou un pathogène, ou sur plusieurs récepteurs ou souches de pathogènes, permet également d’augmenter le nombre de cibles recrutées et donc le nombre d’anticorps liés par entité biologique (cellule ou pathogène). Les réponses biologiques induites par ces anticorps s’en trouvent renforcées, comme les mécanismes immunitaires effecteurs dépendant de la région Fc de l’IgG (ADCC, CDC [complement-dependent cytotoxicity], ADCP [antibody-dependent cell phagocytosis]), l’inhibition d’une signalisation cellulaire compensatoire (éventuellement par l’élimination ou l’internalisation/dégradation de la, ou des cibles) qui repose sur la partie Fab de l’IgG, ou la neutralisation et la clairance de virus. Dans le cas de l’hétéro-combinaison d’anticorps anti-points de contrôle immunitaire ou dirigés contre leurs ligands (comme PDL-1 par exemple), la combinaison permet de contrer simultanément les mécanismes de régulation négative redondants exploités par les tumeurs pour échapper au système immunitaire. Un mélange oligoclonal d’anticorps permet ainsi d’élargir le spectre d’activité du biomédicament, anticipant et évitant d’éventuelles résistances au traitement, préexistantes ou acquises par émergence de clones résistants sous l’effet d’un des constituants de l’association. Enfin, en cancérologie, les hétéro-combinaisons ciblant la cellule cancéreuse ou le microenvironnement tumoral immunitaire et les vaisseaux, procèdent de mécanismes d’action potentiellement synergiques in vivo dont les modalités restent à clarifier.

La production des mélanges d’anticorps est globalement régie selon les bonnes pratiques de fabrication classiquement utilisées pour produire les anticorps thérapeutiques [51]. Actuellement, la stratégie de « formulation séparée » continue à prévaloir pour associer deux AcM, que ce soit dans les formulations déjà approuvées ou en cours d’essais cliniques. Toutefois, cette stratégie sera de plus en plus coûteuse si on souhaite développer des mélanges de trois à six anticorps, avec des procédures et des contraintes de réglementation de plus en plus lourdes et compliquées. En effet, les règlementations de l’EMA (agence européenne des médicaments) et de la FDA imposent d’évaluer les composants d’un mélange oligoclonal individuellement et en combinaison, pour leur toxicité, leur efficacité et leur pharmaco-cinétique. Les procédures règlementaires sont donc dédoublées pour chaque anticorps « principe actif », chacun étant considéré comme un biomédicament unique dans une association. Face à ces difficultés, les stratégies « production en cellule unique » ou « production par un mélange de plusieurs cellules » devraient permettre de maîtriser les procédés et coûts de production, et de faciliter les procédures réglementaires et d’enregistrement [52]. Concrètement, la FDA a déjà autorisé des mélanges oligoclonaux d’anticorps, préparés selon la stratégie « formulation unique », à être utilisés dans des tests cliniques de phase I et II [44]. Des essais de phase I avec le Sym004 [53] et le MM-151 [54], obtenus selon la stratégie « formulation unique », ont obtenu l’autorisation de la FDA pour être testés comme « biomédicament unique » en cancérologie. Il est donc nécessaire d’évaluer très précocement, au stade préclinique, la stratégie de production de mélanges oligoclonaux pour réduire les risques et les coûts. Reste à savoir comment la FDA ou l’EMA appréhenderont d’un point de vue règlementaire les nouveaux mélanges oligoclonaux d’anticorps préparés selon les stratégies de « production en cellule unique » ou de « production par un mélange de cellules ».

Un mélange oligoclonal est formulé selon un rapport stœchiométrique d’anticorps défini lors de la demande règlementaire initiale d’« investigational new drug »^3,. Du fait de la pharmacocinétique différentielle de chaque anticorps (absorption, distribution, métabolisme et excrétion), la formulation stœchiométrique ne sera probablement pas maintenue chez le patient traité. Ce problème doit être appréhendé dès les études précliniques. La sélection de la dose et de la séquence de traitement chez l’homme doit tenir compte de la pharmacocinétique particulière de chaque anticorps dans le mélange. Ainsi, le rapport stœchiométrique des six anticorps constituant le mélange Sym013 variera in vivo au cours du temps en fonction de l’exposition à la cible, forte pour l’EGFR, ou allant de moyenne à faible pour HER2/Neu et HER3. Cela sera encore plus vrai pour des mélanges oligoclonaux anti-infectieux pour lesquels l’élimination in vivo du pathogène dépend de multiples facteurs. La potentialisation de la toxicité, observée dans certains essais cliniques de combinaison [10], souligne la nécessité de bien ajuster le choix de la dose dans les essais cliniques de phase I. Celle-ci ne sera pas obligatoirement calquée sur la dose approuvée en monothérapie. Actuellement, les deux combinaisons approuvées en clinique utilisent les doses d’anticorps identifiés dans les essais cliniques en monothérapie. La caractérisation des mécanismes d’action propres au mélange oligoclonal, en comparaison avec chaque AcM présent dans le mélange, devra être réalisée précocément dans des modèles précliniques pertinents afin de bien étayer le développement clinique.

Le système immunitaire a naturellement évolué pour développer une réponse humorale polyclonale. Le développement d’associations ou de mélanges oligoclonaux d’anticorps pour améliorer les thérapies ciblées existantes aborde un tournant décisif. Il devrait permettre de mimer cette réponse immunitaire humorale. Toutefois, des contraintes biologiques, pratiques et règlementaires, doivent être franchies pour enrichir la classe pharmacologique des anticorps avec ce nouveau concept.

Christel Larbouret, Marie-Alix Poul et Thierry Chardès déclarent avoir participé à des interventions ponctuelles (collaboration pour des travaux scientifiques) avec les sociétés Roche, LFB, CisBio et GamaMabs.

Les auteurs remercient André Pèlegrin, Isabelle Navarro-Teulon, Bruno Robert, Nadège Gaborit, Yassamine Lazrek et Gaëlle Thomas pour leur contribution aux travaux de l’équipe auxquels il est fait référence dans cet article ; ils remercient également Véronique Garambois, Geneviève Heintz, Sabine Bousquié, et toute l’équipe de l’animalerie de l’IRCM pour leur assistance technique. Ces travaux ont été financés par la Ligue contre le Cancer, le cancéropôle GSO, le GEFLUC, le programme FUI13 UmAbHER3 (BPI France), le SIRIC Montpellier Cancer, Inserm Transfert et le LabEx MAbImprove ANR-10-LABX-53-01.